JP2022028243A - 固体撮像素子、固体撮像装置及び固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体撮像素子において、信号電荷のフローティングディフュージョン領域への転送特性を向上させる。
【解決手段】
第１の面及び第２の面を有する半導体層（３０）に設けられ、半導体層の第２の面側から入射された光の量に応じた信号電荷を生成する光電変換部（３２）と、半導体層の第１の面側に設けられたフローティングディフュージョン領域（１２）と、光電変換部（３２）で生成された信号電荷をフローティングディフュージョン領域（１２）へ転送する転送ゲート（２０）とを備える。転送ゲート（２０）は半導体層の第１の面側に埋め込まれ、平面視でフローティングディフュージョン領域（１２）を中心として放射状に延びた、複数のトレンチ構造の延出部（２２）を有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、固体撮像素子、固体撮像装置及び固体撮像素子の製造方法に関する。

固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像装置においては、光電変換領域の面積を確保し感度を向上させるために、半導体基板の表面側に駆動回路を形成し、裏面側を受光面とする裏面入射方式の構造の固体撮像素子が提案されている。また、光電変換により発生した信号電荷のフローティングディフュージョン領域への転送特性を向上させるトレンチゲート構造の転送ゲートが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２－１６４９７１号公報

特許文献１の固体撮像素子においては、信号電荷のフローティングディフュージョン領域への転送特性が十分ではないという問題点があった。

本開示は、上記の問題点を解決するためのものであり、信号電荷のフローティングディフュージョン領域への転送特性を向上させることを目的としている。

本開示に係る固体撮像素子は、
第１の面及び第２の面を有する半導体層に設けられ、前記半導体層の前記第２の面側から入射された光の量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
前記半導体層に設けられ、隣接画素間での前記信号電荷の流入と流出とを防止する画素分離構造と、
前記半導体層の前記第１の面側に設けられ、前記信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン領域と、
前記光電変換部で生成された前記信号電荷を前記フローティングディフュージョン領域へ転送する転送ゲートとを備え、
前記転送ゲートは前記半導体層の前記第１の面側に埋め込まれ、平面視でフローティングディフュージョン領域を中心として放射状に延びた、複数のトレンチ構造の延出部を備える。

本開示によれば、フローティングディフュージョン領域を中心として放射状に延びたトレンチ構造の延出部を備える転送ゲートが設けられているので、光電変換部の広い範囲で電界を制御でき、光電変換部の全体から信号電荷を収集し、フローティングディフュージョン領域へ転送でき、従って、信号電荷のフローティングディフュージョン領域への転送特性が良好な固体撮像素子を得ることができる。

実施の形態１に係る撮像装置の機能ブロック図である。 固体撮像素子を構成する一つの画素の要部を示す回路図である。 実施の形態１に係る固体撮像素子の一例を構成する一つの画素の要部を表面側から平面視した図である。 実施の形態１に係る固体撮像素子の他の例を構成する一つの画素の要部を表面側から平面視した図である。 実施の形態１に係る固体撮像素子のさらに他の例を構成する一つの画素の要部を表面側から平面視した図である。 実施の形態１に係る固体撮像素子を構成する一つの画素の要部を示す断面図である。 （Ａ）は、図６に示される画素における信号電荷の移動を説明する図であり、（Ｂ）は、比較例の固体撮像素子の画素における信号電荷の移動を説明する図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、実施の形態１に係る固体撮像素子を製造する方法のそれぞれの工程における要部の状態を示す断面図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、実施の形態１に係る固体撮像素子を製造する方法のそれぞれの工程における要部の状態を示す断面図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、実施の形態１に係る固体撮像素子を製造する方法のそれぞれの工程における要部の状態を示す断面図である。 実施の形態２に係る固体撮像素子を構成する一つの画素の要部を示す断面図である。 図１１に示される画素における信号電荷の移動を説明する図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、実施の形態２に係る固体撮像素子を製造する方法のそれぞれの工程における要部の状態を示す断面図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、実施の形態２に係る固体撮像素子を製造する方法のそれぞれの工程における要部の状態を示す断面図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、実施の形態２に係る固体撮像素子を製造する方法のそれぞれの工程における要部の状態を示す断面図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、図１３（Ｄ）から図１３（Ｅ）に至る工程の詳細を示す断面図である。 実施の形態３に係る固体撮像素子を構成する一つの画素の要部を示す断面図である。 図１７に示される画素における信号電荷の移動を説明する図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、実施の形態３に係る固体撮像素子を製造する方法のそれぞれの工程における要部の状態を示す断面図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、実施の形態３に係る固体撮像素子を製造する方法のそれぞれの工程における要部の状態を示す断面図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、実施の形態３に係る固体撮像素子を製造する方法のそれぞれの工程における要部の状態を示す断面図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、図１９（Ｄ）から図１９（Ｅ）に至る工程の詳細を示す断面図である。 実施の形態４に係る固体撮像素子を構成する一つの画素の要部を示す断面図である。 実施の形態５に係る固体撮像素子を構成する一つの画素の要部を示す断面図である。 実施の形態６に係る固体撮像素子を構成する一つの画素の要部を示す断面図である。

実施の形態１．
〔固体撮像装置の構成〕
図１は実施の形態１に係る固体撮像装置１の全体構成の概略を示すブロック図である。
図１に示すように固体撮像装置１は、固体撮像素子（イメージセンサ）２と、信号処理回路９とを備える。

固体撮像素子２はタイミング制御部３、垂直シフトレジスタ４、画素アレイ５、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路６、ＡＤＣ（アナログデジタル変換器）７、及びラインメモリ８を有する。

ここで固体撮像素子２は配線層が形成される表面（第１面）側とは逆側の裏面（第２面）側から入射された光の量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を備える裏面入射方式の撮像素子であり、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）撮像素子であるものとする。

画素アレイ５は、各々光電変換部を有する複数の画素で構成されている。複数の画素は、水平方向及び垂直方向に整列し、２次元アレイ状（マトリクス状）に配置されている。複数の画素にはそれぞれカラーフィルタが設けられている。カラーフィルタは、異なる色のフィルタ、例えば、赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタを含む。各画素の光電変換部は、赤色フィルタ、緑色フィルタ又は青色フィルタを通して入射された光を受光し、受光量に応じて信号電荷を生成する。

タイミング制御部３は、動作タイミングの基準となるパルス状の制御信号を生成し、生成した信号を垂直シフトレジスタ４、ＣＤＳ回路６、ＡＤＣ７、及びラインメモリ８へ出力する。

垂直シフトレジスタ４は、タイミング制御部３から出力される制御信号に基づいて、画素アレイ５の画素を行単位で順次垂直方向に選択する機能を有する。垂直シフトレジスタ４は、上記の選択のため、選択信号を画素アレイ５に出力する。

画素アレイ５は、垂直シフトレジスタ４から出力される選択信号に従い行単位で選択される画素の各々から信号電荷に応じた画素信号をＣＤＳ回路６へ出力する。

ＣＤＳ回路６は、画素アレイ５から出力される画素信号から、相関二重サンプリングによって、画素固有の固定パターンノイズを除去し、ノイズ除去後の画素信号をＡＤＣ７へ出力する。

ＡＤＣ７は、ＣＤＳ回路６からの画素信号（アナログ信号）をデジタル画素信号に変換し、デジタル画素信号をラインメモリ８へ出力する。

ラインメモリ８は、ＡＤＣ７から出力されるデジタル画素信号を一時的に保持し、画素アレイ５の行毎に信号処理回路９へ出力する。

信号処理回路９は、ラインメモリ８から出力されるデジタル画素信号に対して信号処理を行なう。

以上のように、固体撮像素子２は、画素アレイ５の各画素の光電変換部において受光量に応じて生成した信号電荷を、画素信号として出力することによって撮像を行う。

〔固体撮像素子の構成〕
図２は固体撮像素子を構成する一つの画素の要部を示す回路図である。
図２に示すように、各画素は、フォトダイオード１１と、フローティングディフュージョン領域１２と、転送トランジスタ１３と、リセットトランジスタ１４と、アンプトランジスタ１５と、選択トランジスタ１６と、電流源１７とを含む。電流源１７はトランジスタで構成されるものとして図示されている。

フォトダイオード１１は、受光量に応じた信号電荷を生成する。
フローティングディフュージョン領域１２は、フォトダイオード１１で生成された信号電荷を蓄積する。

転送トランジスタ１３は、フォトダイオード１１とフローティングディフュージョン領域１２との間に介在するように設けられている。即ち、転送トランジスタ１３は、そのソース電極がフォトダイオード１１のカソードに接続され、そのドレイン電極がフローティングディフュージョン領域１２に接続されている。
転送トランジスタ１３のゲート電極に転送パルスＴｘが与えられると、フォトダイオード１１で生成された信号電荷がフローティングディフュージョン領域１２に転送される。

リセットトランジスタ１４は、電源（ＶＤＤ）１０とフローティングディフュージョン領域１２との間に介在している。即ち、リセットトランジスタ１４は、ドレイン電極が電源１０に接続され、ソース電極がフローティングディフュージョン領域１２に接続されている。
リセットトランジスタ１４は、リセット信号Ｒｘが供給されるリセット線にゲート電極が接続され、リセット信号Ｒｘが与えられると、フローティングディフュージョン領域１２の信号電荷がリセットされる。

アンプトランジスタ１５は、そのドレイン電極が電源１０に接続され、そのゲート電極がフローティングディフュージョン領域１２に接続されている。

選択トランジスタ１６は、アンプトランジスタ１５と電流源１７との間に介在している。即ち、選択トランジスタ１６は、そのドレイン電極がアンプトランジスタ１５のソース電極に接続され、ソース電極が電流源を構成するトランジスタ１７のドレイン電極に接続されている。
選択トランジスタ１６のゲート電極に選択信号ＳＥＬが与えられると、フローティングディフュージョン領域１２の信号電荷に応じた電圧信号が信号線（ＶＯＵＴ）１８へ出力される。

図３、図４、及び図５は、図２に示される回路図のうちの破線１９で囲まれた部分に相当する画素の要部の、互いに異なる例を、固体撮像素子の表面側から平面視した図である。図６は、図３、図４、及び図５のＡ－Ａ’線に沿う断面図である。
以下では主に、平面視が図３である例について説明するが、同じ説明が図４、及び図５の例にも当てはまる。

図３及び図６に示すように、各画素は、フローティングディフュージョン領域１２と、転送ゲート２０とを含む。フローティングディフュージョン領域１２は、半導体層３０内に形成されている。転送ゲート２０は、転送トランジスタ１３のゲート電極である。

半導体層３０は、Ｐ型層３１と、Ｎ型層３２とを有する。Ｐ型層３１は、半導体層３０のうち、表面に近い側に位置し、Ｐ型不純物、例えばボロンを注入することによって形成されている。Ｎ型層３２は、半導体層３０のうち、裏面に近い側に位置し、Ｎ型不純物、例えばリンを注入することによって形成されている。

半導体層３０は、画素分離構造３３によって画素毎の領域に分離されている。即ち、画素分離構造３３は、半導体層３０に設けられ、各画素と隣接画素との間の信号電荷の流入及び流出を防止する。画素分離構造３３は、例えば、半導体層３０にＰ型の不純物、例えばボロンを注入することによって形成されている。
画素分離構造３３で区切られた各画素のＮ型層３２は、光電変換部を構成する。

なお、画素分離構造３３は、上記の例に限定されるものではなく、例えば、半導体層３０を貫通するシリコン酸化領域によるＤＴＩ（Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）で形成されていても良い。また、Ｐ型の不純物が注入された半導体領域とＤＴＩとの組み合わせであってもよい。

フローティングディフュージョン領域１２は、半導体層３０の表層に、かつ画素の中央に設けられ、信号電荷を蓄積する。
フローティングディフュージョン領域１２は、例えば、Ｐ型層３１に、Ｎ型の不純物、例えばリンを注入することによって形成されている。

転送ゲート２０は、信号電荷を光電変換部３２からフローティングディフュージョン領域１２へ転送する。転送ゲート２０は、半導体層３０の表面側に埋め込まれたトレンチゲートで構成されている。転送ゲート２０は、例えば、ポリシリコン、アモルファスシリコン等で形成されている。

転送ゲート２０は、平面視でフローティングディフュージョン領域１２を中心として放射状に外方向に延びた、複数の延出部２２を備える。各延出部２２は、平面視で矩形状である。図３に示される例では、転送ゲート２０は、４つの延出部２２を含む。隣合う延出部２２は互いに例えば９０度の角度を成す。
延出部２２は、光電変換部３２の周辺部まで延びている。延出部２２は、フローティングディフュージョン領域１２を中心としてできるだけ遠くまで、例えば、光電変換部３２の縁の近傍まで、即ち、画素分離構造３３の近傍まで延びているのが望ましい。
図３に示すように、画素分離構造３３で仕切られる各画素が平面視で四角形であり、従って光電変換部３２が平面視で四角形であり、転送ゲート２０が４つの延出部２２を備える場合には、４つの延出部２２は、四角形の光電変換部３２の４隅に向かって延びているのが望ましい。

転送ゲート２０と半導体層３０との間にはゲート絶縁膜３４とＰ型不純物層３５とが介在する。ゲート絶縁膜３４は、例えば、シリコン系絶縁膜によって形成されている。Ｐ型不純物層３５は、半導体層３０にＰ型不純物を注入することにより形成されている。

上記のように、転送ゲート２０が放射状に延出した複数の延出部２２を有するので、光電変換部３２からフローティングディフュージョン領域１２への転送効率が高い。これは、光電変換部３２の広い範囲から、信号電荷を中央のフローティングディフュージョン領域１２へ収集できるからである。

上記のように、図３に示される例では、転送ゲートが４つの延出部２２を有する。延出部２２の数は、図３の例に限定されない。例えば延出部２２の数は３であっても２であっても良く、５以上であっても良い。

図４に示される転送ゲート２０は、フローティングディフュージョン領域１２を中心として３つの方向に延出した３つの延出部２２を備える。隣り合う延出部２２の延出方向は、互いに例えば１２０度の角度を成す。このような構成であっても、図３の構成と同様の効果が得られる。

図５に示される転送ゲート２０は、フローティングディフュージョン領域１２を中心として６つの方向に延出した６つの延出部２２を備える。隣り合う延出部２２の延出方向は、互いに例えば６０度の角度を成す。このような構成であっても、図３の構成と同様の効果が得られる。

図３、図４、及び図５のいずれの場合にも、延出部２２の延出方向は図示の例でに限定されない。また、図３、図４、及び図５の各々に示される転送ゲートでは、隣り合う延出部２２相互間の角が等しいが、隣合う延出部２２相互間の角は互いに等しくなくても良い。

いずれの場合にも、延出部２２は、フローティングディフュージョン領域１２を中心としてできるだけ遠くまで、例えば、画素分離構造３３の近傍まで延びているのが望ましい。複数の延出部２２の長さは同じであっても良く、互いに異なっていても良い。

図３～図５に示される例では、フローティングディフュージョン領域１２が平面視で四角形であるが、平面視でのフローティングディフュージョン領域１２の形状は四角形以外であっても良く、例えば、六角形であっても良く、円形であっても良い。

図６は、図３に示される半導体層３０のみならず、その表面側及び裏面側に形成されている構造、即ち配線層４０、光透過層５０及び支持基板６０をも示す。

図６に示されるように、半導体層３０は、互いに対向する第１の面（表面）及び第２の面（裏面）を有する。第１の面には（即ち、半導体層３０の、図６で上方には）、配線層４０が設けられ、配線層４０の上には、支持基板６０が設けられている。なお、図６には、半導体層３０と配線層４０との間に介在するゲート絶縁膜３８が示されている。ゲート絶縁膜３８は、半導体層３０の一部と見ることもでき、また、配線層４０の一部と見ることもできる。
半導体層３０の第２の面には（即ち、半導体層３０の、図６で下方には）、光透過層５０が設けられている。

上記のように、転送ゲート２０は半導体層３０に埋め込まれるように形成されており、複数の延出部２２を有する。延出部２２の深さは、延出部２２の底部２４が光電変換部３２に接する程度である。

この構成により、転送ゲート２０に電圧が印加されると、転送ゲート２０の周囲に、光電変換部３２からフローティングディフュージョン領域１２へ向かう電位勾配が発生する。その結果、信号電荷は形成された電位勾配に沿って光電変換部３２からフローティングディフュージョン領域１２へ転送される。図６において、信号電荷の移動を「〇」印及び点線の矢印付きの点線で示す。

転送ゲート２０の各延出部２２が光電変換部３２の周辺部まで延びていることで、光電変換部３２の全体から信号電荷を収集しやすくなる。また、転送ゲート２０の周囲の電位勾配に従い、光電変換部３２からフローティングディフュージョン領域１２への信号電荷の転送が効率的に行われる。

以下これらの点につき図７（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図７（Ａ）は、図６と同じ部分をより詳細に示す。図７（Ｂ）は比較例の対応部分を示す。比較例の、本実施の形態の各構成部分に対応する部分には同じ符号が付してある。比較例では、転送ゲート２０が延出部を有さず、従って、図７（Ｂ）で水平方向の寸法が短い。

転送ゲート２０に正電圧が印加されると、フローティングディフュージョン領域１２と光電変換部３２との間の障壁領域内にチャネルＣＨが形成される。また、光電変換部３２内の、転送ゲート２０の近傍にポテンシャルの低い領域ＲＧが形成される。
光電変換部３２で発生した信号電荷は、領域ＲＧ及びチャネルＣＨを経由して、フローティングディフュージョン領域１２へと転送される。

図７（Ｂ）に示される比較例の場合、光電変換部３２のうち、転送ゲート２０の近くで発生した信号電荷Ｑは、領域ＲＧまで達し、フローティングディフュージョン領域１２に収集される。一方、光電変換部３２の周辺部で発生した信号電荷Ｑ’は、領域ＲＧまでの距離が長いため、転送されずに再結合等で消失してしまう確率が高い。
一方、図７（Ａ）に示される本実施の形態の場合は、光電変換部３２の周辺部においても領域ＲＧまでの距離が短いため、発生した信号電荷Ｑが領域ＲＧに達する確率が高い。そのため、信号電荷を効率よく収集することができる。

ここでの電位勾配は、転送ゲート２０の底面の近傍に形成され、光電変換部３２から転送ゲート２０の底面に向けて（即ち下から上に向けて）低くなる。

図２を参照して説明したように、各画素には、転送ゲートを備えた転送トランジスタ１３のほか、リセットトランジスタ１４、アンプトランジスタ１５、選択トランジスタ１６及び電流源１７を構成するトランジスタが設けられており、各トランジスタは、ソース・ドレイン領域及びゲート電極を含むが、これらは、図３～図７には示されていない。

配線層４０は、金属配線４１と、層間絶縁膜４２とを含む。
金属配線４１はコンタクトプラグ（図示しない）を介して、転送ゲート２０、上記の他のトランジスタのゲート電極及びソース・ドレイン領域と接続されている。

光透過層５０は、反射防止膜５１及びカラーフィルタ５２を含む。
反射防止膜５１は、入射した光の反射を防止する。
各画素のカラーフィルタ５２は、赤色フィルタ、緑色フィルタ、又は青色フィルタで構成され、光を選択して透過させる。

〔固体撮像素子の製造方法〕
次に、実施の形態１に係る固体撮像素子の製造方法を、図８（Ａ）～図１０（Ｄ）を参照して説明する。

まず、図８（Ａ）に示すように、Ｐ型の半導体層３０とノンドープのシリコン層７０とを有する半導体基板を用意する。例えば、バルクのシリコン基板上にＰ型の半導体層３０をエピタキシャル成長させることで、上記の半導体基板が形成される。

次に、半導体層３０の表面側からＮ型の不純物、例えばリンをイオン注入法により注入しＮ型層３２を形成する。

次に、図８（Ｂ）に示すようにＰ型の不純物、例えばボロンをイオン注入法によって注入することによって画素分離構造３３を形成する。
なお、画素分離構造３３は、上記の例に限定されるものではなく、例えば、Ｐ型の半導体層３０を貫通するＤＴＩ（Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）であっても良く、また、Ｐ型の不純物が注入された半導体領域とＤＴＩとの組み合わせであってもよい。ＤＴＩは、比較的深い溝を形成し、酸化シリコンで埋めることで形成される。

次に、図８（Ｃ）に示すように、Ｐ型層３１の一部にＮ型の不純物、例えばリンをイオン注入法によって注入することによってフローティングディフュージョン領域１２を形成する。

次に、図８（Ｄ）に示すように、Ｐ型の半導体層３０にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって絶縁膜１１０を形成する。絶縁膜１１０は、例えばシリコン系絶縁膜であり、例えば、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等によって形成される。

次に、図８（Ｅ）に示すように、トレンチ１２０を形成する。トレンチ１２０は、絶縁膜１１０をフォトリソグラフィーによりパターニングし、パターニングされた絶縁膜１１１をマスクとして用いて半導体層３０をドライエッチングすることで形成される。
トレンチ１２０は、転送ゲート２０の形成に利用されるものであり、転送ゲート２０の形状に合致したものとなるように形成される。

上記のように、転送ゲート２０は、図３、図４、又は図５に示されるように、複数の延出部２２を有する。延出部２２の底部２４は、光電変換部３２に接する程度の深さを有する。
トレンチ１２０は、延出部２２に対応する延出部１２２を有する。延出部１２２は、その底部１２４が光電変換部３２に接する程度の深さを有する。

絶縁膜１１０は、トレンチ１２０に対応する開口を有するようにパターニングされ、パターニングされた絶縁膜１１１をマスクとして用いてエッチングを行なうことで、トレンチ１２０が形成される。

次に、図９（Ａ）に示すように、トレンチ１２０内に犠牲酸化膜１３２を形成する。犠牲酸化膜１３２は、例えば、ラジカル酸化プロセスで形成される。

その後、上記のパターニングされた絶縁膜１１１をマスクとして、Ｐ型不純物、例えばボロンをイオン注入法により半導体層３０に注入することにより、トレンチ１２０部分にＰ型不純物層３５を形成する。

次に、図９（Ｂ）に示すように、絶縁膜１１１と犠牲酸化膜１３２とをＨＦを含む薬液又はＨ_３ＰＯ_４を含む薬液を用いたウェットエッチングにより除去する。
その後、トレンチ１２０を埋めるように半導体層３０に絶縁膜１３４を形成する。絶縁膜１３４は、例えば、シリコン系絶縁膜によって形成される。

次に、図９（Ｃ）に示すように、ドライエッチング又はウェットエッチングによるエッチバックで、絶縁膜１３４のうちの不要部分を除去して、半導体層３０の表面とトレンチ１２０の側面の絶縁膜３４を残す。

次に、図９（Ｄ）に示すように、トレンチ１２０を埋め込むように、ゲート電極材料の膜１３６を形成する。この膜１３６は、例えば、ポリシリコン、アモルファスシリコン等で形成される。

次に、図９（Ｅ）に示すように、ゲート電極材料の膜１３６の不要な部分を除去して転送ゲート２０を形成する。

次に、リセットトランジスタ１４、アンプトランジスタ１５、選択トランジスタ１６、電流源１７のトランジスタ等を形成する。

これらのトランジスタ等の形成は以下のように行われる。
即ち、図９（Ｅ）の処理の後、半導体層３０にシリコン系絶縁材料でゲート絶縁膜（上記の絶縁膜３４又は３８と同様のもの）を形成する。
その後、ポリシリコン、アモルファスシリコン等でゲート電極材料の膜（上記の膜１３６と同様の膜）を形成し、不要な部分を除去することでゲート電極（上記の転送ゲート２０と同様のもの）を形成する。

次に、半導体層３０上に表面側からイオン注入法によってＮ型の不純物、例えばリンを注入しソース・ドレイン領域を形成する。ソース・ドレイン領域は、ゲート電極と隣接した位置に形成される。

次に図１０（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜３８を形成する。ゲート絶縁膜３８は、例えばシリコン系絶縁膜で形成される。

次に、図１０（Ｂ）に示すように配線層４０を形成する。
配線層４０の形成には、金属配線４１の形成と、層間絶縁膜４２の形成とが含まれる。
金属配線４１には、図２の信号線１８のほか、上記のリセットトランジスタ１４、アンプトランジスタ１５、選択トランジスタ１６、電流源１７のトランジスタ等のゲート電極、ソース・ドレイン領域との接続のためのものが含まれる。
層間絶縁膜４２は、例えばシリコン系絶縁膜によって形成される。

次に、図１０（Ｃ）に示すように、配線層４０の表面側に、支持基板６０を貼合する。支持基板６０は、例えばガラス、又はプラスチックで構成される。

次に、図１０（Ｄ）に示すように、支持基板６０を支持し、半導体層３０のうちのノンドープのシリコン層７０を、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）で研磨することにより、光電変換部３２を露出させて画素の受光面を形成し、続いて、反射防止膜５１及びカラーフィルタ５２を順次形成する。

以上により、図２、及び図３、図４又は図５、及び図６を参照して説明した画素を含む固体撮像素子が製造される。

実施の形態１の固体撮像素子は、各画素のフローティングディフュージョン領域１２を中心として放射状に延びたトレンチ構造の延出部２２を備える転送ゲート２０が設けられているので、光電変換部３２の広い範囲で電界を制御できるようになり、光電変換部３２の全体から信号電荷を収集しフローティングディフュージョン領域１２へ転送することができ、従って、信号電荷のフローティングディフュージョン領域への転送特性が良好である。

実施の形態２．
〔固体撮像素子の構成〕
実施の形態２の固体撮像装置及びその固体撮像素子は、実施の形態１の固体撮像装置及びその固体撮像素子と概して同じであるが、各画素の転送ゲート２０の形状、特にその縦断面を見た時の形状が異なる。
即ち、実施の形態２では、転送ゲート２０の各延出部２２が、フローティングディフュージョン領域１２から離れるにつれて階段状に深くなる底面を有する。
実施の形態２の固体撮像素子の各画素の平面視での構成は、図３、図４、又は図５と同じである。

図１１は実施の形態２の固体撮像素子の、図３、図４、又は図５におけるＡ－Ａ’の断面図を示す。
図１１は、図６と同様に、図３に示される半導体層３０のみならず、その表面側及び裏面側に形成されている構造、即ち配線層４０、光透過層５０及び支持基板６０をも示す。

転送ゲート２０は半導体層に埋め込まれるように形成されており、複数の延出部２２を有する。各延出部２２は、その底部２４が階段状に、かつフローティングディフュージョン領域１２から離れるほどより深くなるように階段状に形成されている。各延出部２２の底部２４のうちの最も深い部分は、光電変換部３２に接する程度である。

この構成により、転送ゲート２０に電圧が印加されると、光電変換部３２からフローティングディフュージョン領域１２へ向かう電位勾配が形成される。その結果、信号電荷は、形成された電位勾配に沿って光電変換部３２からフローティングディフュージョン領域１２へ転送される。図１１において、信号電荷の移動を「〇」印及び点線の矢印付きの点線で示す。

転送ゲート２０の各延出部２２が光電変換部３２の周辺部まで延びていることで、光電変換部３２の全体から信号電荷を収集しやすくなる。

さらに、実施の形態２の転送ゲート２０の各延出部２２は、その底部２４が、フローティングディフュージョン領域１２から離れるにつれて深くなる階段状に形成されているので、その底部２４の下方において電位勾配が形成されやすい。このため、実施の形態１と比べて信号電荷の転送特性がさらに向上する。

即ち、図７（Ａ）の場合、転送ゲート２０の底面の下方に形成された領域ＲＧ内では、転送ゲート２０の延出部２２の底面の角付近を除き、水平方向への電位勾配は生じない。そのため、水平方向の転送が不十分になる場合がある。一方、実施の形態２のように延出部２２の底面を階段状にする場合には、図１２に示すように、領域ＲＧ内に周辺部から中心に向かう水平方向の電位勾配成分が発生する。そのため、領域ＲＧ内に入った信号電荷をフローティングディフュージョン領域１２へと転送する効率が向上する。

なお、図示の例では、階段状の底面が４つの段で構成されているが、段の数は図示の例に限定されない。また、各段の寸法、特に図１１における垂直方向の寸法、及び水平方向の寸法（各延出部２２の延出方向の寸法）は、段相互間で同じであっても異なっていても良く、延出部２２相互間で同じであっても異なっていても良い。

〔固体撮像素子の製造方法〕
次に、実施の形態２に係る固体撮像素子の製造方法を、図１３（Ａ）～図１６（Ｄ）を参照して説明する。
実施の形態２に係る固体撮像素子の製造方法は、実施の形態１に係る固体撮像素子の製造方法と概して同じである。但し、転送ゲート２０の形状が異なるので、それに伴いトレンチ１２０の形状の異なり、それに伴って、トレンチ１２０の形成のための処理が異なる。

図１３（Ａ）から図１３（Ｄ）までの処理は、図８（Ａ）から図８（Ｄ）を参照して説明した実施の形態１の処理と同じである。図１３（Ｄ）の処理の次に、図１３（Ｅ）の処理を行なう。

図１３（Ｅ）の処理では、トレンチ１２０を形成する。トレンチ１２０は、絶縁膜１１０をフォトリソグラフィーによりパターニングし、パターニングされた絶縁膜１１１をマスクとして用いて半導体層３０をドライエッチングすることで形成される。
トレンチ１２０は、転送ゲート２０の形成に利用されるものであり、転送ゲート２０の形状に合致したものとなるように形成される。

上記のように、転送ゲート２０は、図３、図４、又は図５に示されるように、複数の延出部２２を有する。各延出部２２は、図１１に示すように、フローティングディフュージョン領域１２から離れるにつれて深くなる階段状の底部２４を有する。延出部２２の底部２４のうちの最も深い部分は、光電変換部３２に接する程度の深さを有する。

これに合わせて、トレンチ１２０は、延出部２２に対応する延出部１２２を有する。各延出部１２２は、図１３（Ｅ）に示すように、フローティングディフュージョン領域１２から離れるにつれて深くなる階段状の底部１２４を有する。図示の例では、階段状の底部１２４は、最も深い部分１２４ａ、２番目に深い部分１２４ｂ、３番目に深い部分１２４ｃ及び４番目に深い部分、即ち最も浅い部分１２４ｄを有する。延出部１２２の底部１２４のうちの最も深い部分１２４ａは光電変換部３２に接する程度の深さを有する。

図１３（Ｅ）に示されるトレンチ１２０は、例えば、ドライエッチングを何度かに分けて行うことで、形成される。以下その方法の一例を、図１６（Ａ）～図１６（Ｄ）を参照して説明する。ここで、ドライエッチングとしては、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）等の異方性エッチングが用いられる。

まず、図１６（Ａ）に示すように、底部１２４のうちの最も深くなる部分１２４ａに対応する開口を有する絶縁膜１１０ａをマスクとして用いてエッチングを行なう。
次に、図１６（Ｂ）に示すように、底部１２４のうちの最も深くなる部分１２４ａ及び２番目に深くなる部分１２４ｂに対応する開口を有する絶縁膜１１０ｂをマスクとして用いてエッチングを行なう。

次に、図１６（Ｃ）に示すように、底部１２４のうちの最も深くなる部分１２４ａ、２番目に深くなる部分１２４ｂ、及び３番目に深くなる部分１２４ｃに対応する開口を有する絶縁膜１１０ｃをマスクとして用いてエッチングを行なう。
最後に、図１６（Ｄ）に示すように、底部１２４の全体に対応する開口を有する絶縁膜１１１をマスクとして用いてエッチングを行なう。

図１６（Ａ）～図１６（Ｄ）で示す方法を用いると、絶縁膜１１０を部分的に除去しながら、マスクとして使い続けることができるという利点がある。
即ち、図１６（Ａ）の処理でマスクとして用いた絶縁膜１１０ａの一部を除去することで、図１６（Ｂ）の処理でマスクとして用いる絶縁膜１１０ｂを形成し、図１６（Ｂ）の処理でマスクとして用いた絶縁膜１１０ｂの一部を除去することで、図１６（Ｃ）の処理でマスクとして用いる絶縁膜１１０ｃを形成し、図１６（Ｃ）の処理でマスクとして用いた絶縁膜１１０ｃの一部を除去することで、図１６（Ｄ）の処理でマスクとして用いる絶縁膜１１１を形成することができる。

図１６（Ｄ）の処理でマスクとして用いられた絶縁膜１１１は、後述の図１４（Ａ）のイオン注入の際のマスクとしても利用される。

図１３（Ｅ）に示されたトレンチ１２０の形成の後の処理は、実施の形態１に関し、図９（Ａ）～図１０（Ｄ）を参照して説明したのと同様であり、以下では図１４（Ａ）～図１５（Ｄ）を参照して簡単に説明する。

まず、図１４（Ａ）に示すように、トレンチ１２０内に犠牲酸化膜１３２を形成する。
その後、上記の絶縁膜１１１をマスクとして、Ｐ型不純物をイオン注入することにより、トレンチ１２０部分にＰ型不純物層３５を形成する。

次に、図１４（Ｂ）に示すように、絶縁膜１１１と犠牲酸化膜１３２とをウェットエッチングにより除去する。
その後、トレンチ１２０を埋めるように絶縁膜１３４を形成する。

次に、図１４（Ｃ）に示すように、絶縁膜１３４のうちの不要部分を除去して、半導体層３０の表面とトレンチ１２０の側面の絶縁膜３４を残す。

次に、図１４（Ｄ）に示すように、トレンチ１２０を埋め込むように、ゲート電極材料の膜１３６を形成する。

次に、図１４（Ｅ）に示すように、ゲート電極材料の膜１３６の不要な部分を除去して転送ゲート２０を形成する。

次に、図示していないが、リセットトランジスタ１４、アンプトランジスタ１５、選択トランジスタ１６、電流源１７のトランジスタ等を形成する。

次に図１５（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜３８を形成する。ゲート絶縁膜３８は、例えばシリコン系絶縁膜で形成される。

次に、図１５（Ｂ）に示すように配線層４０を形成する。
次に、図１５（Ｃ）に示すように、配線層４０の表面側に、支持基板６０を貼合する。

次に、図１５（Ｄ）に示すように、支持基板６０を支持し、半導体層３０のうちのノンドープのシリコン層７０を、ＣＭＰで研磨することにより、光電変換部３２を露出させて画素の受光面を形成し、続いて、反射防止膜５１及びカラーフィルタ５２を順次形成する。

以上により、図１１に示される画素を含む固体撮像素子が製造される。

実施の形態２の固体撮像素子でも、実施の形態１と同様の効果が得られる。
さらに、実施の形態２の転送ゲート２０の各延出部２２は、その底部２４が、フローティングディフュージョン領域１２から離れるにつれて深くなる階段状に形成されているので、その底部２４の下方において電位勾配が形成されやすい。このため、実施の形態１と比べて信号電荷の転送特性がさらに向上する。

実施の形態３．
〔固体撮像素子の構成〕
実施の形態３の固体撮像装置及びその固体撮像素子は、実施の形態１の固体撮像装置及びその固体撮像素子と概して同じであるが、各画素の転送ゲート２０の形状、特にその縦断面を見た時の形状が異なる。
即ち、実施の形態３では、転送ゲート２０の各延出部２２が、フローティングディフュージョン領域１２から離れるにつれて次第に深くなる傾斜した底面を有する。
実施の形態３の固体撮像素子の各画素の平面視での構成は、図３、図４、又は図５と同じである。

図１７は実施の形態３の固体撮像素子の、図３、図４、又は図５におけるＡ－Ａ’の断面図を示す。
図１７は、図６と同様に、図３に示される半導体層３０のみならず、その表面側及び裏面側に形成されている構造、即ち配線層４０、光透過層５０及び支持基板６０をも示す。

転送ゲート２０は半導体層に埋め込まれるように形成されており、複数の延出部２２を有する。各延出部２２は、その底部２４が傾斜している。即ち、フローティングディフュージョン領域１２から離れるほどより深くなる傾斜面を成すように形成されている。
各延出部２２の底部２４のうちの最も深い部分は、光電変換部３２に接する程度である。

実施の形態３の転送ゲート２０の各延出部２２は、フローティングディフュージョン領域１２から離れるに従って次第に深く形成されている点で実施の形態２と同じであるが、その深さが階段状ではなく、なめらかに連続的に変化している点で異なる。

この構成により、転送ゲート２０に電圧が印加されると、光電変換部３２からフローティングディフュージョン領域１２へ向かう電位勾配が形成される。その結果、信号電荷は、形成された電位勾配に沿って光電変換部３２からフローティングディフュージョン領域１２へ転送される。図１７において、信号電荷の移動を「〇」印及び点線の矢印付きの点線で示す。

転送ゲート２０の各延出部２２がフローティングディフュージョン領域１２から光電変換部の周辺部まで延びていることで、光電変換部３２の全体から信号電荷を収集しやすくなる。

さらに、実施の形態３の転送ゲート２０の各延出部２２は、その底部２４が、フローティングディフュージョン領域１２から離れるにつれて深くなる傾斜した面で構成されているので、その底部２４の下方において電位勾配が形成されやすい。このため、実施の形態１と比べて信号電荷の転送特性がさらに向上する。

即ち、実施の形態２に関して述べたのと同様、図７（Ａ）の場合、転送ゲート２０の底面の下方に形成された領域ＲＧ内では、転送ゲート２０の延出部２２の底面の角付近を除き、水平方向への電位勾配は生じない。そのため、水平方向の転送が不十分になる場合がある。一方、実施の形態３のように延出部２２の底面を傾斜させた場合には、図１８に示すように、領域ＲＧ内に周辺部から中心に向かう水平方向の電位勾配成分が発生する。そのため、領域ＲＧ内に入った信号電荷をフローティングディフュージョン領域１２へと転送する効率が向上する。

〔固体撮像素子の製造方法〕
次に、実施の形態３に係る固体撮像素子の製造方法を、図１９（Ａ）～図２１（Ｄ）を参照して説明する。
実施の形態３に係る固体撮像素子の製造方法は、実施の形態１に係る固体撮像素子の製造方法と概して同じである。但し、転送ゲート２０の形状が異なるので、それに伴いトレンチ１２０の形状の異なり、それに伴って、トレンチ１２０の形成のための処理が異なる。

図１９（Ａ）から図１９（Ｄ）までの処理は、図８（Ａ）から図８（Ｄ）を参照して説明した実施の形態１の処理と同じである。図１９（Ｄ）の処理の次に、図１９（Ｅ）の処理を行なう。

図１９（Ｅ）の処理では、トレンチ１２０を形成する。トレンチ１２０は、絶縁膜１１０をフォトリソグラフィーによりパターニングし、パターニングされた絶縁膜１１１をマスクとして用いて半導体層３０をドライエッチングすることで形成される。
トレンチ１２０は、転送ゲート２０の形成に利用されるものであり、転送ゲート２０の形状に合致したものとなるように形成される。

上記のように、転送ゲート２０は、図３、図４、又は図５に示されるように、複数の延出部２２を有する。各延出部２２は、図１７に示すように、フローティングディフュージョン領域１２から離れるにつれて次第に深くなる傾斜した底部２４を有する。延出部２２の底部２４のうちの最も深い部分は、光電変換部３２に接する程度の深さを有する。

これに合わせて、トレンチ１２０は、延出部２２に対応する延出部１２２を有する。各延出部１２２は、図１９（Ｅ）に示すように、フローティングディフュージョン領域１２から離れるにつれて次第に深くなる傾斜した底部１２４を有する。延出部１２２の底部１２４の最も深い部分は光電変換部３２に接する程度の深さを有する。

図１９（Ｅ）に示されるトレンチ１２０は、例えば、ドライエッチングを何度かに分けて行うことで、形成される。以下その方法の一例を、図２２（Ａ）～図２２（Ｄ）を参照して説明する。ここで、ドライエッチングとしては、プラズマエッチング等の等方性エッチングが用いられる。

図２２（Ａ）～（Ｄ）に示す方法は、実施の形態２に関し、図１６（Ａ）～（Ｄ）を参照して説明したのと類似である。但し、ドライエッチングの際に、等方性と異方性の度合いを調整することで、図１６（Ａ）～（Ｄ）の階段の角を丸めて、連続した傾斜面を形成する。

まず、図２２（Ａ）に示すように、底部１２４のうちの最も深くなる部分１２４ａに対応する開口を有する絶縁膜１１０ａをマスクとして用いてエッチングを行なう。
次に、図２２（Ｂ）に示すように、底部１２４のうちの最も深くなる部分１２４ａ及び２番目に深くなる部分１２４ｂに対応する開口を有する絶縁膜１１０ｂをマスクとして用いてエッチングを行なう。

次に、図２２（Ｃ）に示すように、底部１２４のうちの最も深くなる部分１２４ａ、２番目に深くなる部分１２４ｂ、及び３番目に深くなる部分１２４ｃに対応する開口を有する絶縁膜１１０ｃをマスクとして用いてエッチングを行なう。
最後に、図２２（Ｄ）に示すように、底部１２４の全体に対応する開口を有する絶縁膜１１１をマスクとして用いてエッチングを行なう。

上記のエッチングにおいて、等方性のエッチングを行なうので、階段の角が丸くなり、表面が滑らかとなる。さらに、プラズマエッチングではガスの種類、分圧等によって等方性／異方性の度合いを調節できるため、図２２（Ｄ）の処理で等方性の度合いを強くしたエッチングを行うことにより、図１９（Ｅ）に示されるような、底面が連続した傾斜面で形成されたトレンチを形成することができる。

図２２（Ｄ）の処理でマスクとして用いられた絶縁膜１１１は、後述の図２０（Ａ）のイオン注入の際のマスクとしても利用される。

図１９（Ｅ）に示されたトレンチ１２０の形成の後の処理は、実施の形態１に関し、図９（Ａ）～図１０（Ｄ）を参照して説明したのと同様であり、以下では図２０（Ａ）～図２１（Ｄ）を参照して簡単に説明する。

まず、図２０（Ａ）に示すように、トレンチ１２０内に犠牲酸化膜１３２を形成する。
その後、上記の絶縁膜１１１をマスクとして、Ｐ型不純物をイオン注入することにより、トレンチ１２０部分にＰ型不純物層３５を形成する。

次に、図２０（Ｂ）に示すように、絶縁膜１１１と犠牲酸化膜１３２とをウェットエッチングにより除去する。
その後、トレンチ１２０を埋めるように絶縁膜１３４を形成する。

次に、図２０（Ｃ）に示すように、絶縁膜１３４のうちの不要部分を除去して、半導体層３０の表面とトレンチ１２０の側面の絶縁膜３４を残す。

次に、図２０（Ｄ）に示すように、トレンチ１２０を埋め込むように、ゲート電極材料の膜１３６を形成する。

次に、図２０（Ｅ）に示すように、ゲート電極材料の膜１３６の不要な部分を除去して転送ゲート２０を形成する。

次に、図示していないが、リセットトランジスタ１４、アンプトランジスタ１５、選択トランジスタ１６、電流源１７のトランジスタ等を形成する。

次に図２１（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜３８を形成する。ゲート絶縁膜３８は、例えばシリコン系絶縁膜で形成される。

次に、図２１（Ｂ）に示すように、配線層４０を形成する。
次に、図２１（Ｃ）に示すように、配線層４０の表面側に、支持基板６０を貼合する。

次に、図２１（Ｄ）に示すように、支持基板６０を支持し、半導体層３０のうちのノンドープのシリコン層７０を、ＣＭＰで研磨することにより、光電変換部３２を露出させて画素の受光面を形成し、続いて、反射防止膜５１及びカラーフィルタ５２を順次形成する。

以上により、図１７に示される画素を含む固体撮像素子が製造される。

実施の形態３の固体撮像素子でも、実施の形態１と同様の効果が得られる。
さらに、実施の形態３の転送ゲート２０の各延出部２２は、その底部２４が、フローティングディフュージョン領域１２から離れるにつれて深くなる傾斜しているので、その底部２４の下方において電位勾配が形成されやすい。このため、実施の形態１と比べて信号電荷の転送特性がさらに向上する。

実施の形態４．
〔固体撮像素子の構成〕
実施の形態４の固体撮像装置及びその固体撮像素子は、実施の形態１の固体撮像装置及びその固体撮像素子と概して同じであるが、光透過層がマイクロレンズを備える点で異なる。
実施の形態４の固体撮像素子の各画素の平面視での構成は、図３、図４、又は図５と同じである。

図２３は、実施の形態４の固体撮像素子の、図３、図４、又は図５におけるＡ－Ａ’の断面図を示す。
図２３に示される固体撮像素子の一つの画素の構成は、図６に示される構成と概して同じであるが、光透過層５０が、反射防止膜５１及びカラーフィルタ５２のほかマイクロレンズ５３を備えている。

マイクロレンズ５３は、例えば、平凸レンズで形成されており、入射光を集光する。
カラーフィルタ５２は、マイクロレンズ５３で集光された光を受けて、赤色、緑色又は青色の光を透過させる。
反射防止膜５１は、マイクロレンズ５３及びカラーフィルタ５２を透過した光を受けて反射を防止する。

実施の形態４は、実施の形態１と同様に転送ゲートが延出部を有するので、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、光透過層５０が、マイクロレンズ５３を有するので、光電変換効率が高いと言う効果が得られる。

実施の形態５．
〔固体撮像素子の構成〕
実施の形態５の固体撮像装置及びその固体撮像素子は、実施の形態２の固体撮像装置及びその固体撮像素子と概して同じであるが、光透過層がマイクロレンズを備える点で異なる。
実施の形態５の固体撮像素子の各画素の平面視での構成は、図３、図４、又は図５と同じである。

図２４は、実施の形態５の固体撮像素子の、図３、図４、又は図５におけるＡ－Ａ’の断面図を示す。
図２４に示される固体撮像素子の一つの画素の構成は、図１１に示される構成と概して同じであるが、光透過層５０が、反射防止膜５１及びカラーフィルタ５２のほかマイクロレンズ５３を備えている。マイクロレンズ５３は、実施の形態４で説明したのと同様のものである。

実施の形態５は、転送ゲートが実施の形態２と同様に、階段状の底部を有する延出部２２を有するので、実施の形態１の効果及び実施の形態２の効果と同様の効果が得られる。また、光透過層が、実施の形態４と同様に、マイクロレンズを備えるので、実施の形態４と同様の効果が得られる。

実施の形態６．
〔固体撮像素子の構成〕
実施の形態６の固体撮像装置及びその固体撮像素子は、実施の形態３の固体撮像装置及びその固体撮像素子と概して同じであるが、光透過層がマイクロレンズを備える点で異なる。
実施の形態６の固体撮像素子の各画素の平面視での構成は、図３、図４、又は図５と同じである。

図２５は、実施の形態６の固体撮像素子の、図３、図４、又は図５におけるＡ－Ａ’の断面図を示す。
図２５に示される固体撮像素子の一つの画素の構成は、図１７に示される構成と概して同じであるが、光透過層５０が、反射防止膜５１及びカラーフィルタ５２のほかマイクロレンズ５３を備えている。マイクロレンズ５３は、実施の形態４で説明したのと同様のものである。

実施の形態６は、転送ゲートが実施の形態３と同様に、傾斜した底部を有する延出部２２を有するので、実施の形態１の効果及び実施の形態３の効果と同様の効果が得られる。また、光透過層が、実施の形態４と同様に、マイクロレンズを備えるので、実施の形態４と同様の効果が得られる。

上記の実施の形態には種々の変形が可能である。例えば実施の形態１に関して説明した変形は、他の実施の形態にも適用可能である。

１ 固体撮像装置、 ２ 固体撮像素子、 ３ タイミング制御部、 ４ 垂直シフトレジスタ、 ５ 画素アレイ、 ６ ＣＤＳ回路、 ７ ＡＤＣ、 ８ ラインメモリ、 ９ 信号処理回路、 １１ フォトダイオード、 １２ フローティングディフュージョン領域、 １３ 転送トランジスタ、 １４ リセットトランジスタ、 １５ アンプトランジスタ、 １６ 選択トランジスタ、 １７ 電流源、 １８ 信号線、 ２０ 転送ゲート、 ２２ 延出部、 ２４ 底部、 ３０ Ｐ型の半導体層、 ３１ Ｐ型層、 ３２ Ｎ型層、 ３３ 画素分離構造、 ３４ ゲート絶縁膜、 ３５ Ｐ型不純物層、 ３８ ゲート絶縁膜、 ４０ 配線層、 ４１ 金属配線、 ４２ 層間絶縁膜、 ５０ 光透過層、 ５１ 反射防止膜、 ５２ カラーフィルタ、 ５３ マイクロレンズ、 ６０ 支持基板、 ７０ シリコン層、 １１０ 絶縁膜、 １１１ 絶縁膜、 １２０ トレンチ、 １２２ 延出部、 １２４ 底部、 １３２ 犠牲酸化膜、 １３４ 絶縁膜、 １３６ ゲート電極材料の膜。

Claims (8)

1. 第１の面及び第２の面を有する半導体層に設けられ、前記半導体層の前記第２の面側から入射された光の量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
   前記半導体層に設けられ、隣接画素間での前記信号電荷の流入と流出とを防止する画素分離構造と、
   前記半導体層の前記第１の面側に設けられ、前記信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン領域と、
   前記光電変換部で生成された前記信号電荷を前記フローティングディフュージョン領域へ転送する転送ゲートとを備え、
   前記転送ゲートは前記半導体層の前記第１の面側に埋め込まれ、平面視でフローティングディフュージョン領域を中心として放射状に延びた、複数のトレンチ構造の延出部を備える
   固体撮像素子。
2. 前記延出部の各々は、フローティングディフュージョン領域から離れるにつれて深くなる底部を有する請求項１に記載の固体撮像素子。
3. 前記延出部の各々の底部は階段状に形成されている請求項２に記載の固体撮像素子。
4. 前記延出部の各々の底部は傾斜面で構成されている請求項２に記載の固体撮像素子。
5. 前記延出部の各々は、平面視で矩形状である
   請求項１から４のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
6. 前記半導体層の前記第２の面側に設けられ、光を集光した上で、前記光電変換部に入射させるマイクロレンズをさらに備える
   請求項１から５のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子から出力された信号を処理する信号処理回路と
   を備える固体撮像装置。
8. 第１の面及び第２の面を有する半導体層中に、前記半導体層の前記第２の面側から入射された光の量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を形成する工程と、
   前記半導体層中に、隣接画素間での信号電荷の流入と流出とを防止する画素分離構造を形成する工程と、
   前記半導体層の前記第１の面側に、前記信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン領域を形成する工程と、
   前記光電変換部で生成された前記信号電荷を前記フローティングディフュージョン領域へ転送する転送ゲートを形成する工程とを有し、
   前記転送ゲートとして、前記半導体層の前記第１の面側に埋め込まれ、平面視でフローティングディフュージョン領域を中心として放射状に延びた、複数のトレンチ構造の延出部を備えたものを形成する
   固体撮像素子の製造方法。

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